KR20050100950A - 유기 전계 발광 소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 전계 발광 소자의 제조방법을 제공한다. 기판 상에 소스 드레인 영역이 형성된 반도체층과 그에 대응하는 게이트, 소스, 드레인 전극층을 구비하는 박막 트랜지스터를 포함하는 유기전계 발광 소자의 제조방법에 있어서, 상기 소스 드레인 전극층 상부에 기판 전면에 걸쳐 무기 보호층을 형성하는 단계와; 상기 무기 보호층 상에 유기 평탄화층을 형성하는 단계와; 상기 유기 평탄화층을 노광하여 상기 소스 드레인 전극층 중 어느 하나의 상부에 형성되어 있는 무기 보호층의 일부를 노출시키는 단계와, 상기 유기 평탄화층을 마스크로 하여 상기 무기 보호층을 식각하여 비아홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유기 전계 발광 소자의 비아홀 형성 방법에 관한 것이다.
일반적으로 평판 표시 소자에는 평판 표시 소자의 구동을 위한 반도체 소자와 회로가 포함된다. 평판 표시 소자의 높은 개구율과 경량화를 위해서, 반도체 소자의 소형화 및 경량화가 되면서 그 디자인 룰(design rule)이 감소하게 되고, 이에 따라 공정의 오차를 줄이기 위한 제조 방법들이 개선되고 있다.
또한 평판 표시 소자의 성능 향상을 위해 반도체 소자가 고집적화 및 소형화되어 가면서 하부 반도체 소자의 금속 배선과 상부 화소 전극 배선간을 전기적으로 연결시켜 주기 위한 비아홀(via hole)의 형성이 대단히 중요하다.
비아홀(via hole)은 통상 드라이 에칭에 의해 형성이 되고, 프로세스에 있어서는 에칭 가스로서 불소 원자를 다량 함유하는 가스인 CF4가스 또는 SF6가스가 주로 이용되며, 또한 O2가스를 혼합시킨 처리 가스를 이용하기도 한다.
도 1은 종래의 유기 전계 발광 소자의 화소 전극과 박막 트랜지스터의 비아홀에 대한 단면도를 나타낸 것이다.
종래의 구조를 도 1을 참조하여 설명하면, 기판(100) 상에 불순물 유입을 막기위해 버퍼층(도면에 표시하지 않음)을 형성하고 그 상부에 반도체층(110)을 형성하고, 그 상부에 게이트 산화막(120)을 형성한다. 게이트 산화막(120) 상부에 상기의 반도체층(110)과 대응이 되도록, 게이트 전극(130)에 감광막(도면에 표시하지 않음)을 형성하여, 패터닝한다. 패터닝 후 상기 감광막(도면에는 표시하지 않음)을 마스크로 하여, 상기 반도체층에 소정의 불순물을 주입하여, 반도체층의 소스 드레인 영역(103, 106)을 형성한다. 소스 드레인 영역(103, 106)의 형성을 위한 이온주입 과정 이후, 감광막을 제거하고, 층간 절연막(140)을 형성한다. 또한, 소스 드레인 전극(153, 156)이 하부의 상기 소스 드레인 영역(103, 106)과 연결이 가능하도록 상기 층간절연막(140)에 홀들(1, 1')을 형성한다. 상기의 홀들(1, 1')을 채우도록 소스 드레인 전극층(153, 156)을 형성하고, 무기 보호층(passivation layer, 160)을 형성한다. 상기 무기 보호층(160)을 마스크를 이용하여 패터닝을 하여 제 1비아홀(165)을 형성한 다음, 상기 비아홀이 형성된 무기 보호층(160) 상부에 평탄화층을 형성한다. 상기 제 1비아홀(165)이 형성된 부위에 관통하여 드레인 전극까지 제 2비아홀(175)이 형성되도록, 평탄화층(170)을 다시 마스크를 사용하여 식각하여, 평탄화층(170)과 무기 보호층(160)을 관통하여, 하부의 드레인 전극(156)이 노출되도록 한다. 이때 노출된 드레인 전극(156) 부위는 이후 유기 전계 발광 소자의 화소전극(180)과 콘택이 되어, 하부의 박막 트랜지스터의 신호를 상부의 유기 발광 소자에 인가되도록 한다.
도 2는 종래의 유기 전계 발광 소자의 비아홀에 대한 단면의 사진이다. 층간 절연막(140) 상에 드레인 전극(156)의 단면(2)의 식각면이 불균일하고, 비아홀의 측면에 무기 보호층(160) 상부로 평탄화층(170)이 형성되어 있다. 무기 보호층(160)에 제 1 비아홀을 형성한 후 평탄화층(170)을 형성하고 평탄화층(170)에 제 2 비아홀를 형성하여 비아홀 형성공정에서 2회의 포토공정을 실시하였음을 알 수 있다.
즉, 상기의 평탄화층에 제 1비아홀 부분을 관통하여 하부의 소스 드레인 금속층 상에 화소전극이 콘택 가능하도록 제 2비아홀을 형성하였다. 따라서, 평탄화층의 경우 포토 공정 타입 또는 식각 공정 타입이든 마스크를 1회 더 사용하기 때문에 공정이 복잡하다.
상기와 같이 종래의 방법으로 제 1비아홀(165)을 형성한 다음, 제 2비아홀(175)을 형성하는 경우, 하부막의 구조에 따라 평탄화층(170)의 두께가 달라지게 된다. 또한, 제 2비아홀을 형성하기 위한 평탄화층(170)이 포토 타입인 경우에는 공정이 복잡해지는 문제가 발생한다. 또한 건식식각 타입인 경우에는 평탄화 위치에 따른 두께 차이로 제 2비아홀(175) 형성시 가장 두께가 큰 위치를 기준으로 식각을 하게되므로, 식각된 부분(2) 중 두께가 얇은 곳은 과도 식각이 되는 문제가 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 드레인 전극과 화소 전극의 연결을 위한 비아홀 형성시 수행되는 패터닝 공정의 수를 줄여 단순화하여 공정비용을 절감하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 기판 상에 소스 드레인 영역이 형성된 반도체층과 그에 대응하는 게이트, 소스, 드레인 전극층을 구비하는 박막 트랜지스터를 포함하는 유기전계 발광 소자의 제조방법에 있어서, 상기 소스 드레인 전극층 상부에 기판 전면에 걸쳐 무기 보호층을 형성하는 단계와; 상기 무기 보호층 상에 유기 평탄화층을 형성하는 단계와; 상기 유기 평탄화층을 노광하여 상기 소스 드레인 전극층 중 어느 하나의 상부에 형성되어 있는 무기 보호층의 일부를 노출시키는 단계와, 상기 유기 평탄화층을 마스크로 하여 상기 무기 보호층을 식각하여 비아홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법을 제공한다.
상기에 있어서, 상기 유기 평탄화층은 BCB, 아크릴 및 폴리이미드로 이루어진 군에서 선택되는 감광성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기에 있어서, 상기 무기 보호층은 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화산화막(SiNxOy), 또는 상기의 적층막으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질을 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기에 있어서, 상기 유기 평탄화층과 상기 무기 보호층을 관통하는 비아홀은 상기 유기 평탄화층을 마스크로 하여 건식 식각법으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기에 있어서, 상기 건식식각법은 반응성이온 식각, 플라즈마 식각, 유도결합형 플라즈마 식각, 기타 플라즈마 형성장치의 군에서 선택된 식각장치를 이용하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따라 박막 트랜지스터의 비아홀과 유기 전계 발광 표시 소자의 화소 전극이 형성된 후 단면도를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 반도체 기판(200) 위에 반도체 영역(210)과 소스 드레인 영역(203, 206)에 대응하는 소스 드레인 전극(253, 256)을 구비하고, 게이트 절연막(220)상에 게이트 전극(230)을 구비한다. 상기 게이트 전극(230)과 소스 드레인 전극(253, 256)은 층간 절연막(240)을 사이에 두고 형성된다.
상기 소스, 드레인 전극(253, 256)은 층간 절연막(240)과 게이트 산화막(220)을 관통하는 콘택 홀(3, 3')을 채우며 하부의 기판상의 소스 드레인 영역(203, 206)에 콘택된다. 상기 소스 드레인 전극 상에 무기 보호층(260)과 감광성 유기물질로 이루어진 유기 평탄화층(270)을 구비하고, 화소 전극(280)이 드레인 전극(256)에 콘택이 되도록 무기 보호층(260)과 유기 평탄화층(270)을 관통하는 비아홀(3)을 구비한다. 따라서 상기 화소전극(280)은 상기 비아홀을 통과하여 하부의 드레인 전극(256)과 전기적으로 연결이 된다.
도 4는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 표시 소자의 비아홀이 형성된 후 단면을 나타낸 사진이다. 감광성 평탄화막을 마스크로하여 비아홀을 형성함으로써 포토공정을 2회에서 1회로 단축시킨 것으로, 상기 드레인 전극 상에 무기 보호층(260)과 유기 평탄화층(270)을 구비되어있다. 화소 전극이 드레인 전극(256)에 콘택이 되도록 무기 보호층(260)과 유기 평탄화층(270)을 관통하는 비아홀(5)을 구비한 실제 제조 예시를 나타낸 것이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 따라 유기 전계 발광 표시 소자의 박막 트랜지스터의 비아홀을 형성한 소자의 제조 과정을 나타낸 단면 구조도를 각각 단계에 따라 도시한 것이다.
도 5a 내지 도 5d를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 비아홀 형성방법을 설명하면 다음과 같다.
도 5a를 참조하면, 기판(200)상에 불순물 유입을 막기위해 버퍼층(도면에 표시하지 않음)을 형성하고, 그 상부에 비정질 실리콘막을 형성한 다음 통상적인 결정화법을 이용하여 폴리 실리콘막으로 결정화하고, 폴리 실리콘막을 패터닝하여 섬형태의 반도체층을 형성한다. 상기 반도체층이 형성된 상기 기판 전면에 게이트 절연막(220)을 형성하고, 게이트 절연막(220)상에 금속물질과 같은 전도성 물질을 증착한 다음 패터닝을 하여 게이트 전극층(230)을 형성한다. 상기 형성된 게이트 전극층(230)과 감광막(도시하지 않음)을 마스크로 하여 소정의 불순물을 이온주입하여, 상기 반도체층에 소스 드레인 영역(203, 206)을 형성한다. 따라서 상기 반도체층은 반도체층의 채널영역(210)에 의해 소스 드레인 영역(203, 206)이 서로 분리되는 형태로 형성된다. 상기의 게이트 전극(230) 상부의 감광막을 제거하고, 층간 절연막(240)을 형성한다.
도 5b를 참조하면, 상기 층간 절연막(240)과 게이트 절연막(220)을 식각하여 상기 소스 드레인 영역(203, 206)을 노출시킨다. 다음, 금속 물질과 같은 전도성 물질로 증착한 후 패터닝하여 콘택을 통해 상기 소스 드레인 영역(203, 206)에 각각 연결되는 소스 드레인 전극(253, 256)을 형성하여 박막 트랜지스터를 형성한다.
도 5c를 참조하면, 상기 소스 드레인 전극(253, 256)을 형성한 후, 그 상부에 무기 보호층(260)을 형성하고, 상기 무기 보호층(260) 상부에 유기 평탄화층(270)을 형성한다.
상기 무기 보호층(260)은 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화산화막(SiNxOy), 또는 상기의 적층막으로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용하여 형성하고, 상기 유기 평탄화층(270)은 BCB(benzocyclobutene), 아크릴 및 폴리이미드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 감광이 가능한 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 형성된 유기 평탄화층(270)을 노광 및 현상공정을 거쳐 상기 소스 드레인 중 어느 하나, 예를 들면 드레인 전극 상부 무기 보호막의 일부분을 노출시킨다.
도 5d를 참조하면, 상기의 무기 보호막의 일부분을 노출시킨 유기 평탄화층(270)을 마스크로 사용하여, 상기 드레인 전극(256)의 일부분이 노출되도록 상기의 무기 보호층(260)을 식각하여 비아홀(3)을 형성한다.
상기 유기 평탄화층(270)과 무기 보호층(260)을 관통하는 비아홀(3)은 상기 유기 평탄화층(270)을 마스크로 하여 건식 식각법으로 형성한다.
상기 건식 식각에 있어서, 상기 무기 보호층에 반응성이온 식각, 플라즈마 식각, 유도결합형 플라즈마 식각 및 기타 플라즈마 형성장치의 군에서 선택된 식각장치를 이용하여 비아홀을 형성하는 것이 바람직하다.
따라서 보호층을 먼저 식각을 하여 제 1비아홀을 형성하고, 그 상부에 형성된 평탄화층을 다시 식각하여 제 2비아홀을 완성한 종래의 기술과는 달리, 먼저 포토공정을 이용하여 홀을 형성한 유기 평탄화층을 마스크로 하부의 보호층에 식각공정을 수행하므로, 마스크와 패터닝의 공정 수가 감소된다. 또한 보호층의 두께는 위치에 관계없이 일정하므로 비아홀 형성을 위한 건식 식각시에 하부구조에 관계없이 비아홀의 식각된 표면(7)이 일정하게되어, 종래의 제 1비아홀 형성 시 발생한 식각된 표면(2)의 불균일과 과도 에칭의 문제를 해결할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 평탄화층(270)과 무기 보호층(260)을 관통하는 비아홀(3)을 통하여 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 화소전극(280)을 형성한다. 즉, 상기 화소전극(280)을 상기 비아홀(3)의 측벽(5)과 평탄화막(270)의 일부분에 형성한다. 또한 상기 화소전극(280)은 상부에 형성이 되는 유기 전계 발광 소자의 제 1 또는 제 2의 전극 역할을 하며, ITO 또는 IZO 등의 물질로 이루어진다. 전면 발광일 경우 상기 화소전극은 Al 합금 또는 Ag합금 반사막을 포함하며, 배면 발광일 경우 투명 전극으로 이루어진다. 상기 화소전극 상부에는 발광층을 포함한 유기층이 형성되며, 상기 유기층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 정공억제층, 전자주입층 중 하나 이상의 유기층을 포함한다. 상기 유기층으로 이루어진 유기발광소자(도면에 도시하지 않음)가 형성된 후 상부 전극을 형성하고 메탈 캔 등으로 봉지하여 유기 전계 발광 소자를 완성한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 마스크 공정으로 비아홀을 형성함으로써 공정이 단순해지고, 소스 드레인 전극층 상부의 보호층의 두께가 균일하므로 비아홀 식각시 과도한 식각이 되는 문제를 방지하는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 유기 전계 발광 소자의 구조를 개략적으로 도시한 단면도,
도 2는 종래의 유기 전계 발광 소자의 비아홀에 대한 단면의 사진,
도 3은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조를 개략적으로 도시한 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 표시 소자의 비아홀이 형성된 후 단면의 사진,
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 공정을 나타낸 것에 대한 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명 *
100, 200 : 기판, 110, 210 : 채널영역
120, 220, 220a : 게이트 산화막, 130, 230 : 게이트 금속
140 ,240, 240a : 층간 절연막, 153, 253 : 소스 전극
156, 256 : 드레인 전극, 160, 260, 260a : 보호층
170, 270, 270a : 평탄화층, 180, 280 : 화소 전극
3 : 비아홀
Claims (5)
- 기판 상에 소스 드레인 영역이 형성된 반도체층과 그에 대응하는 게이트, 소스, 드레인 전극층을 구비하는 박막 트랜지스터를 포함하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법에 있어서,상기 소스 드레인 전극층 상부에 기판 전면에 걸쳐 무기 보호층을 형성하는 단계와;상기 무기 보호층 상에 유기 평탄화층을 형성하는 단계와;상기 유기 평탄화층을 노광하여 상기 소스 드레인 전극층 중 어느 하나의 상부에 형성되어 있는 무기 보호층의 일부를 노출시키는 단계와,상기 유기 평탄화층을 마스크로 하여 상기 무기 보호층을 식각하여 비아홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 유기 평탄화층은 BCB, 아크릴 및 폴리이미드로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 감광성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 무기 보호층은 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 질화산화막, 또는 상기의 적층막으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 유기 평탄화층과 상기 무기 보호층을 관통하는 비아홀은 상기 유기 평탄화층을 마스크로 하여 건식 식각법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
- 제4항에 있어서, 상기 건식 식각법은 반응성이온 식각, 플라즈마 식각, 유도결합형 플라즈마 식각, 기타 플라즈마 형성장치의 군에서 선택된 식각장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
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